Language
Country/Area
No result found
Как микроорганизмы используют внешнюю ДНК для изменения собственных генов? Раскройте секреты трансформации клеток!
<р> С тех пор ученые обнаружили, что этот «фактор трансформации» на самом деле представляет собой чистую ДНК, и это открытие стало первым убедительным доказательством того, что ДНК несет генетическую информацию. На сегодняшний день природная способность интенсивно изучается у различных бактерий, особенно уОткрытие естественной способности датируется 1928 годом, когда ученый Фредерик Гриффит продемонстрировал, что некоторые мертвые патогенные бактериальные клетки могут трансформироваться в родственные непатогенные клетки.
<р> Попав внутрь клетки, ДНК может быть повторно собрана в геном клетки с помощью ферментов репарации ДНК. Если эта рекомбинация изменяет генотип клетки, говорят, что клетка трансформировалась. Почти у всех бактерий, способных к естественному развитию, часть внеклеточных филаментов — пили типа IV — способна связывать двухцепочечную ДНК вне клетки. Затем ДНК переносится через мембрану с помощью многокомпонентного белкового комплекса, процесс которого обусловлен деградацией цепи ДНК. Одноцепочечная ДНК, попадающая в клетку, связывается с консервативным белком DprA, который затем загружает ДНК в RecA — белок, который опосредует гомологичную рекомбинацию через классический путь репарации ДНК.В лаборатории исследователи обычно предоставляют ДНК, которая может представлять собой либо генно-инженерные фрагменты, либо плазмиды. После попадания ДНК в клетку она может расщепляться на нуклеотиды, которые могут использоваться для репликации ДНК и других метаболических функций.
<р> Ученые обнаружили, что некоторые факторы транскрипции регулируют компетентность, например, sxy (также известный как tfoX), экспрессия которого регулируется 5'-некодирующими элементами РНК. В то же время бактерии, способные производить споры, обычно также обладают бактериями, способными к трансформации в условиях, которые вызывают производство спор. Поэтому в культуре или колонии, содержащей споровые клетки, часто обнаруживаются и компетентные клетки. Большинство бактерий, способных к поглощению, поглощают все молекулы ДНК примерно с одинаковой эффективностью, но некоторые семейства бактерий, такие как Neisseriaceae и Pasteurellaceae, имеют тенденцию предпочтительно поглощать фрагменты ДНК, содержащие сигнальные последовательности поглощения.При естественной регуляции емкости процесс обычно жестко регулируется и часто запускается нехваткой питательных веществ или неблагоприятными условиями. Однако конкретные индуцирующие сигналы и регуляторные механизмы значительно различаются у разных видов.
<р> Кроме того, гипотеза о ДНК как о пище также привлекла внимание научного сообщества. Согласно этой гипотезе, клетки получают нуклеотиды, поглощая ДНК, которые не только необходимы для синтеза ДНК и РНК, но и экономят затраты на синтез. Фактически, некоторые естественно компетентные бактерии также выделяют нуклеазы в окружающую среду для получения этих свободных нуклеотидов из ДНК окружающей среды. <р> Существуют сложные взаимодействия между механизмами поглощения ДНК у разных видов, и эти взаимодействия могут быть связаны с селективной рекомбинацией или механически эффективным поглощением. Конечно, по мере того, как мы углубляемся в наши исследования повреждений ДНК, мы обнаруживаем, что бактерии, у которых появилась компетентность в неблагоприятных условиях, лучше выживают, сталкиваясь с повреждением ДНК, что позволяет предположить, что естественная компетентность и трансформация могут играть важную роль в восстановлении ДНК. . .Согласно одной из гипотез, трансформация у бактерий может играть ту же роль, что и пол у высших организмов, в увеличении генетического разнообразия. Хотя теоретические опасения относительно обсуждения этого процесса сохраняются, высокая стоимость глобального переключения синтеза белка делает такую гипотезу спорной.
<р> Способность микроорганизмов модифицировать себя посредством внешней ДНК по сути раскрывает секрет того, как клетки выживают и размножаются в постоянно меняющейся среде. Однако, сталкиваясь с перспективой такой трансформации, как, по вашему мнению, эта способность микроорганизмов повлияет на будущие научные исследования и развитие биотехнологий?Сложная природа бактериальных геномов предоставляет многочисленные доказательства того, что горизонтальный перенос генов, обусловленный компетенцией, имеет важное значение для содействия генетическому разнообразию, являющемуся основой эволюции.
